CN109611587A - 阀门启闭机构的补偿装置 - Google Patents

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CN109611587A CN201811463966.3A CN201811463966A CN109611587A CN 109611587 A CN109611587 A CN 109611587A CN 201811463966 A CN201811463966 A CN 201811463966A CN 109611587 A CN109611587 A CN 109611587A
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迟晓光
马孟杰
刘俊立
白云超
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Hebei Jinqiao Balance Valve Co Ltd
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Hebei Jinqiao Balance Valve Co Ltd
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
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Abstract

一种用于流体介质控制阀门启闭机构的补偿装置的阀门，由阀体、阀盖、启闭机构和补偿装置组成，启闭机构包括感压元件、主弹簧、阀塞，置于阀体内，感压元件与阀盖构成感压元件腔，补偿装置包括上补偿弹簧、下补偿弹簧及活塞也置于阀体内，感压元件两侧的压力分别作用于活塞两端，当P1‑(P3+F)＞0时，活塞向小压力方向移动，压缩下补偿弹簧，使阀塞关小，直至P1‑(P3+F)＝0，控制压差为设定值，阀塞处于平衡状态；当P1‑(P3+F)＜0时，活塞向大压力方向移动，压缩上补偿弹簧，使阀塞开大，直至P1‑(P3+F)＝0，控制压差为设定值，阀塞处于平衡状态，有效解决了现有技术存在控制精度误差大的问题。

Description

阀门启闭机构的补偿装置
技术领域
本发明涉及流体控制阀门技术领域，具体涉及一种用于流体介质控制阀门启闭机构的补偿装置。
背景技术
在流体介质控制阀门领域，利用感压元件和弹簧作为执行机构的阀门种类很多，其感压元件可以是活塞式、膜片式、波纹管式，在其两侧分别引入阀前和阀后或一个(或一组)末端设备两端的压力，在小压力一侧安装弹簧帮助小压力工作，弹簧作用力与感压元件有效工作面积的比值即是设定的压差，称控制压差，对于常开型阀门，只有感压元件两侧的受力大小一致时，启闭机构的阀塞(阀芯)位置才会平衡在理想位置，控制通过阀门的瞬时流量或一个(或一组)末端设备两端的压差，对于常闭型阀门，只有压差超过这个压差，启闭机构的阀塞(阀芯)才会开启。
然而，所有阀塞(阀芯)的启闭都有一定的行程h，在此行程中，弹簧的作用力在逐渐增大或减小，增大或减小的作用力造成启闭机构控制精度误差大。
要解决控制精度误差大的问题，目前的有效办法是(还不可能减小到零)：
1、增加感压元件的有效工作面积S，这个方法会受到阀门的结构长度、制造成本和安装空间的限制。
2、减小弹簧的刚度，增加弹簧的自由长度，这个方法也会受到制造成本和安装空间的限制。
发明内容
本发明提供了一种用于流体介质控制阀门启闭机构的补偿装置(以下简称：补偿装置)，以解决现有技术存在控制精度误差大的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种补偿装置的阀门，由阀体、阀盖、启闭机构和补偿装置组成，启闭机构包括感压元件、主弹簧、阀塞，置于阀体内，感压元件与阀盖构成感压元件腔，补偿装置包括上补偿弹簧、下补偿弹簧及活塞也置于阀体内，感压元件两侧的压力(P1和P3)分别作用于活塞两端，感压元件两侧压差ΔP的设定原理是：ΔP＝(P1-P3)/S式中：ΔP：控制压差的设定值(100KPa)，P1、P3：感压元件两侧的压力(100KPa)， S：感压元件的有效工作面积(cm2)；主弹簧的作用力F是帮助小压力工作的，其作用力F和小压力的合力与大压力相等时，阀塞处于平衡状态，即：P1-(P3+F)＝0，假定S为定值，在阀塞全开时主弹簧的作用力为F1，阀塞全关时主弹簧的作用力为F＝F1+F2，F2为主弹簧作用力的增量，控制压差ΔP的增量ΔP′＝F2/S，ΔP′即为控制压差的误差。
上述活塞安装在阀塞的延伸部分孔内，与孔的配合间隙在 0.005～0.008mm之间，上补偿弹簧和下补偿弹簧置于活塞两端，当 P1-(P3+F)＞0时，活塞向小压力方向移动，压缩下补偿弹簧，使阀塞关小，直至P1-(P3+F)＝0，控制压差为设定值，阀塞处于平衡状态；当P1-(P3+F)＜0时，活塞向大压力方向移动，压缩上补偿弹簧，使阀塞开大，直至P1-(P3+F)＝0，控制压差为设定值，阀塞处于平衡状态，有效解决了现有技术存在控制精度误差大的问题。
上述上补偿弹簧和下补偿弹簧是用于消除弹簧在启闭机构中阀塞由开启直至关闭过程中作用力的增大或减小。
上述上补偿弹簧和下补偿弹簧的作用力方向相反。
上述活塞尺寸是任意尺寸，视加工工艺条件、方便安装和制造成本确定。
上述阀塞在阀塞上面开有取压孔，用于导入感压元件腔的压力，下面开有取压孔，用于导入感压元件另一侧的压力。
本发明不须复杂的技术计算就可完成设计，可应用于对流体介质进行控制的调节阀、减压阀、安全阀、水力平衡阀以及自力式流量控制阀和一切感压元件与弹簧构成启闭机构的阀门，可以在不增大感压元件面积、不减小弹簧刚度、不增加弹簧自由长度的条件下，实现阀门启闭机构的精确控制。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明方案1双座型，阀塞在全开位置时的纵向剖面图；
图2是本发明方案2套筒型，阀塞在中间位置时的纵向剖面图；
图中：1阀体、2阀盖、3感压元件、4垫片、5上补偿弹簧、6 活塞、7下补偿弹簧、8阀塞、9主弹簧，a感压元件另一侧的压力取压孔、b感压元件腔进水口、c为感压元件腔取压孔，箭头方向为阀门进水口。
注：1、两端法兰未画出；
2、方案2的手动部分与本发明无关，未画出。
3、主弹簧和上、下补偿弹簧是压缩弹簧。
具体实施方式
如图所示，一种补偿装置的阀门，由阀体1、阀盖2、启闭机构和补偿装置组成，启闭机构包括感压元件3、主弹簧9、阀塞8，置于阀体1内，感压元件3与阀盖2构成感压元件腔，补偿装置包括上补偿弹簧5、下补偿弹簧7及活塞6也置于阀体1内，感压元件3两侧的压力(P1和P3)分别作用于活塞6两端，感压元件3两侧压差ΔP 的设定原理是：ΔP＝(P1-P3)/S式中：ΔP：控制压差的设定值 (100KPa)，P1、P3：感压元件3两侧的压力(100KPa)，S：感压元件3的有效工作面积(cm2)；主弹簧9的作用力F是帮助小压力工作的，其作用力F和小压力的合力与大压力相等时，阀塞8处于平衡状态，即：P1-(P3+F)＝0，假定S为定值，在阀塞8全开时主弹簧9的作用力为F1，阀塞8全关时主弹簧9的作用力为F＝F1+F2，F2为主弹簧9作用力的增量，控制压差ΔP的增量ΔP′＝F2/S，ΔP′即为控制压差的误差。
上述活塞6安装在阀塞8的延伸部分孔内，与孔的配合间隙在 0.005～0.008mm之间，上补偿弹簧5和下补偿弹簧7置于活塞6两端，当P1-(P3+F)＞0时，活塞6向小压力方向移动，压缩下补偿弹簧 7，使阀塞8关小，直至P1-(P3+F)＝0，控制压差为设定值，阀塞8 处于平衡状态；当P1-(P3+F)＜0时，活塞6向大压力方向移动，压缩上补偿弹簧5，使阀塞8开大，直至P1-(P3+F)＝0，控制压差为设定值，阀塞8处于平衡状态，有效解决了现有技术存在控制精度误差大的问题。

Claims (6)

1.一种用于流体介质控制阀门启闭机构的补偿装置的阀门，其特征是由阀体、阀盖、启闭机构和补偿装置组成，启闭机构包括感压元件、主弹簧、阀塞，置于阀体内，感压元件与阀盖构成感压元件腔，补偿装置包括上补偿弹簧、下补偿弹簧及活塞也置于阀体内，感压元件两侧的压力(P1和P3)分别作用于活塞两端。
2.根据权利要求1所述的活塞其特征是安装在阀塞的延伸部分孔内，上补偿弹簧和下补偿弹簧置于活塞两端，当P1-(P3+F)＞0时，活塞向小压力方向移动，压缩下补偿弹簧，使阀塞关小，直至P1-(P3+F)＝0，控制压差为设定值，阀塞处于平衡状态；当P1-(P3+F)＜0时，活塞向大压力方向移动，压缩上补偿弹簧，使阀塞开大，直至P1-(P3+F)＝0，控制压差为设定值，阀塞处于平衡状态。
3.根据权利要求1所述的上补偿弹簧和下补偿弹簧其特征是用于消除弹簧在启闭机构中阀塞由开启直至关闭过程中作用力的增大或减小。
4.根据权利要求1所述的上补偿弹簧和下补偿弹簧其特征是作用力方向相反。
5.根据权利要求1所述的活塞其特征是尺寸是任意尺寸，视加工工艺条件、方便安装和制造成本确定。
6.根据权利要求1所述的阀塞其特征是在阀塞上面开有取压孔，用于导入感压元件腔的压力，下面开有取压孔，用于导入感压元件另一侧的压力。
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